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5 : Les lois du mouvement de Newton

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    Lorsque vous traversez un pont, vous vous attendez à ce qu'il reste stable. Vous prévoyez également d'accélérer ou de ralentir votre voiture en fonction des changements de circulation. Dans les deux cas, vous avez affaire à des forces. Les forces sur le pont sont équilibrées, il reste donc en place. En revanche, la force produite par le moteur de votre voiture provoque un changement de mouvement. Isaac Newton a découvert les lois du mouvement qui décrivent ces situations. Les forces se répercutent à chaque instant de votre vie. Votre corps est maintenu par la force contre la Terre et maintenu ensemble par les forces des particules chargées. Lorsque vous ouvrez une porte, marchez dans une rue, soulevez votre fourchette ou touchez le visage d'un bébé, vous appliquez des forces. En zoomant plus profondément, les atomes de votre corps sont maintenus ensemble par des forces électriques, et le noyau de l'atome, appelé noyau, est maintenu ensemble par la force la plus puissante que nous connaissons : la force nucléaire puissante.

    • 5.1 : Prélude aux lois du mouvement de Newton
    • 5.2 : Forces
      La dynamique est l'étude de la manière dont les forces affectent le mouvement des objets, tandis que la cinématique décrit simplement la façon dont les objets se déplacent. La force est une poussée ou une traction qui peut être définie en fonction de différentes normes, et c'est un vecteur qui a à la fois une amplitude et une direction. Les forces extérieures sont toutes les forces extérieures qui agissent sur un corps. Un diagramme du corps libre est un dessin de toutes les forces externes agissant sur un corps. L'unité de force SI est le newton (N).
    • 5.3 : Première loi de Newton
      Selon la première loi de Newton (la loi de l'inertie), tout changement de vitesse (changement d'amplitude ou de direction) doit avoir une cause. L'inertie est liée à la masse d'un objet. Si la vitesse d'un objet par rapport à une image donnée est constante, alors la trame est inertielle et la première loi de Newton est valide. Une force nette nulle signifie qu'un objet est soit au repos, soit qu'il se déplace à vitesse constante, c'est-à-dire qu'il n'accélère pas.
    • 5.4 : Deuxième loi de Newton
      La deuxième loi du mouvement de Newton indique que la force externe nette exercée sur un objet d'une certaine masse est directement proportionnelle à l'accélération de l'objet et dans la même direction que celle-ci. La deuxième loi de Newton peut également décrire la force nette comme le taux instantané de changement de moment. Ainsi, une force externe nette provoque une accélération non nulle.
    • 5.5 : Masse et poids
      Il convient de distinguer soigneusement la chute libre de l'apesanteur en utilisant la définition du poids comme étant la force exercée par la gravité sur un objet d'une certaine masse. Une certaine force de résistance aérienne vers le haut agit sur tous les objets qui tombent sur Terre, de sorte qu'ils ne peuvent jamais vraiment tomber librement.
    • 5.6 : Troisième loi de Newton
      La troisième loi du mouvement de Newton représente une symétrie fondamentale dans la nature, avec une force expérimentée égale en amplitude et de direction opposée à une force exercée. Les paires action-réaction comprennent un nageur poussant un mur, des hélicoptères créant de la portance en poussant l'air vers le bas et une pieuvre se propulsant vers l'avant en éjectant de l'eau de son corps. Le choix d'un système est une étape analytique importante pour comprendre la physique d'un problème et le résoudre.
    • 5.7 : Forces communes
      Lorsqu'un objet repose sur une surface horizontale qui n'accélère pas, l'amplitude de la force normale est égale au poids de l'objet. Sur un plan incliné, le poids de l'objet peut être décomposé en composants agissant perpendiculairement et parallèlement à la surface du plan. Lorsqu'une corde supporte le poids d'un objet au repos, la tension de la corde est égale au poids de l'objet. La force développée au printemps obéit à la loi de Hooke.
    • 5.8 : Dessiner des diagrammes à corps libres
      Un diagramme du corps libre est un moyen utile de décrire et d'analyser toutes les forces qui agissent sur un corps afin de déterminer l'équilibre selon la première loi de Newton ou l'accélération selon la deuxième loi de Newton. Pour dessiner un diagramme de corps libre, dessinez l'objet qui vous intéresse, dessinez toutes les forces agissant sur cet objet et résolvez tous les vecteurs de force en composantes x et y.
    • 5.E : Les lois du mouvement de Newton (exercices)
    • 5.S : Les lois du mouvement de Newton (résumé)

    Vignette : Le Golden Gate Bridge, l'une des plus grandes œuvres d'ingénierie moderne, était le plus long pont suspendu du monde l'année de son ouverture, en 1937. Il figure toujours parmi les 10 plus longs ponts suspendus au moment de la rédaction de cet article. Lors de la conception et de la construction d'un pont, quelle physique devons-nous prendre en compte ? Quelles forces agissent sur le pont ? Quelles sont les forces qui empêchent le pont de tomber ? Comment les pylônes, les câbles et le sol interagissent-ils pour maintenir la stabilité ?